无卤阻燃ABS和HIPS研究

论文摘要

本文以在电子、电器、办公设备等方面得到广泛应用的通用塑料ABS和HIPS为研究对象，采用无卤阻燃技术对其进行改性研究，主要考察其阻燃性能和力学性能，并对HIPS进行增韧研究，主要包括以下两个部分：第一部分采用二乙基次膦酸三聚氰胺盐（MEP）协效二乙基次膦酸铝（AEP）阻燃ABS，得到阻燃效果和力学效果良好的阻燃ABS材料。首先对MEP进行粉碎和表面有机包覆处理，使其粒径由大于10μm降低到10μm以下，吸油值由改性前的65下降到45，在ABS中分散性和与ABS的相容性得到较大改善。AEP和MEP构成的阻燃ABS体系，既有磷系阻燃剂的凝聚相阻燃作用，又有氮系阻燃剂的气相阻燃作用，二者合用时，具有良好的协效作用。当AEP和MEP比例为9:5，占阻燃材料质量分数为28%时，垂直燃烧测试可达FV-0级（1.6mm），氧指数可达32.4%。在此基础上，再加入少量有机蒙脱土（OMMT）作为协效阻燃剂，当AEP、MEP、OMMT比例为8:5:1，所占质量分数为28%时，垂直燃烧测试有焰时间只有3s，氧指数可达37.1%，冲击强度可达11.2kJ/m2，拉伸强度可达35.3MPa。第二部分采用三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）协效白度化红磷（ERP）阻燃HIPS，获得气相和凝聚相协效阻燃体系。白度化红磷克服了普通红磷与树脂的相容性问题和颜色问题，当ERP、MCA比例为2:1，占阻燃材料质量分数30%时，阻燃等级可达FV-1级（1.6mm），氧指数可达27.6%。为解决加入阻燃剂后材料冲击性能下降的问题，通过添加SBS进行增韧，随SBS含量增多，复合材料冲击强度上升而拉伸强度下降，当SBS含量为15%时，复合材料综合力学性能较优。在上述阻燃配方的基础上，将3%ERP替换为硼酸锌（FB）时，可获得更好的阻燃效果，阻燃等级可达FV-0级，垂直燃烧有焰时间只有2s，氧指数可达31.6%，此时，冲击强度为13.92kJ/m2，拉伸强度为13MPa，断裂伸长率为6.6%，可以达到实用的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 前言
• 1.1 聚合物热降解及燃烧
• 1.2 聚合物阻燃方式及机理
• 1.3 聚合物无卤阻燃发展概况
• 1.4 常见无卤阻燃剂及其分类
• 1.4.1 磷系阻燃剂
• 1.4.2 氮系阻燃剂
• 1.4.3 硼系阻燃剂
• 1.4.4 硅系阻燃剂
• 1.4.5 金属氢氧化物
• 1.4.6 膨胀型阻燃剂
• 1.5 ABS 树脂及其无卤阻燃研究进展
• 1.5.1 ABS 树脂简介
• 1.5.2 ABS 无卤阻燃然研究进展
• 1.6 HIP S 树脂阻燃及增韧研究概况
• 1.6.1 HIPS 树脂简介
• 1.6.2 HIPS 无卤阻燃研究进展
• 1.6.3 HIPS 的增韧机理
• 1.6.4 HIPS 增韧研究进展
• 1.7 本课题研究的目的、意义及创新之处
• 1.7.1 本课题研究的目的和意义
• 1.7.2 本论文的主要研究内容
• 1.7.3 本研究的创新之处
• 第二章 ABS 无卤阻燃研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备及测试仪器
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 性能测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 阻燃剂 M E P 的处理
• 2.3.2 AEP 与 M EP 对 ABS 的协效阻燃作用
• 2.3.3 O MMT 对 AB S/ A EP / ME P 阻燃体系的协效作用
• 2.3.4 O MMT 协效阻燃体系的垂直燃烧和氧指数测试
• 2.3.5 协效阻燃体系的锥形量热仪测试
• 2.3.6 协效阻燃体系的 TG 分析和 DT G 分析
• 2.3.7 协效阻燃体系的燃烧残余物分析
• 2.3.8 阻燃前后其他性能研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 HIP S 无卤阻燃及增韧研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验设备及测试仪器
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 性能测试与表征
• 3.3 HIP S 阻燃研究结果与讨论
• 3.3.1 HIPS 的阻燃配方
• 3.3.2 垂直燃烧和氧指数测试
• 3.4 阻燃 HIP S 的增韧研究
• 3.4.1 SBS 对复合材料力学性能影响
• 3.4.2 SBS 对复合材料阻燃性能的影响
• 3.5 增韧阻燃配方的进一步优化
• 3.5.1 热失重分析
• 3.5.2 燃烧残余物的表面分析
• 3.5.3 添加剂对物性和力学性能的影响
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件